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1、Einführung

Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der modernen Industrie steigen die Anforderungen an Qualität und Leistungsfähigkeit von Metallwerkstoffen stetig. Als wichtiges Glied in der Stahl- und Nichteisenmetallproduktion beeinflusst der Entwicklungsstand der Stranggießtechnologie unmittelbar die Qualität und Produktionseffizienz von Metallwerkstoffen. Die Vakuumstranggießtechnologie basiert auf der traditionellen Stranggießtechnologie, bei der die Kokille zum Gießen in eine Vakuumumgebung gebracht wird. Sie bietet wesentliche Vorteile wie die Reduzierung des Gasgehalts im flüssigen Metall, die Verringerung von Einschlüssen und die Verbesserung der Qualität des Gussblocks. Die präzise Steuerung des Metallflusses im Vakuum ist der Schlüssel zur Erzielung hoher Qualität.Vakuum-Strangguss.

2、Überblick über die Vakuum-Stranggießtechnologie

(1)Das Prinzip des Vakuumstranggießens

Beim Vakuumstranggießen wird flüssiges Metall unter Vakuum in einen Kristallisator eingespritzt und durch Abkühlung und Erstarrung zu einem Gussblock geformt. Im Vakuum ist die Löslichkeit von Gasen im flüssigen Metall geringer, wodurch diese leichter entweichen können. Dies reduziert Fehler wie Porosität im Gussblock. Gleichzeitig verringert das Vakuum den Kontakt zwischen flüssigem Metall und Luft und damit die Bildung von Oxidation und Einschlüssen.

(2)Charakteristika des Vakuumstranggießens

Verbesserung der Gussqualität: Reduzierung von Fehlern wie Poren und Einschlüssen sowie Erhöhung der Dichte und Reinheit der Gussteile.

Verbesserung der Erstarrungsstruktur von Metallen: vorteilhaft für die Verfeinerung der Korngröße und die Verbesserung der mechanischen Eigenschaften von Metallen.

Senken Sie die Produktionskosten: Reduzieren Sie nachfolgende Verarbeitungsschritte und verbessern Sie die Produktionseffizienz.

3、Der Einfluss einer Vakuumumgebung auf den Metallflüssigkeitsfluss

(1)Verminderte Gaslöslichkeit

Im Vakuum ist die Löslichkeit von Gasen in geschmolzenem Metall deutlich reduziert, wodurch Gase leichter entweichen und Blasen bilden können. Können die Blasen nicht rechtzeitig entfernt werden, entstehen im Gussteil Fehler wie Lufteinschlüsse, die die Gussqualität beeinträchtigen.

(2)Variation der Oberflächenspannung

Die Vakuumumgebung verändert die Oberflächenspannung des flüssigen Metalls und beeinflusst dadurch dessen Fließverhalten und Erstarrungsprozess im Kristallisator. Die veränderte Oberflächenspannung kann wiederum die Benetzbarkeit der Metallschmelze verändern und somit den Kontakt zwischen Gussblock und Kristallisatorwand beeinflussen.

(3)Verringerter Strömungswiderstand

Im Vakuum verringert sich der Luftwiderstand gegenüber dem Fluss des geschmolzenen Metalls, und dessen Geschwindigkeit erhöht sich. Dies erfordert eine präzisere Steuerung des Metallflusses, um Phänomene wie Turbulenzen und Spritzer zu vermeiden.

4、Wichtige Ausrüstung und technische Mittel zur präzisen Steuerung des Metallflusses in einer Vakuumstranggießanlage

(1)Kristallisator

Die Funktion des Kristallisators

Der Kristallisator ist die Kernkomponente einer Vakuumstranggießanlage. Seine Hauptfunktion besteht darin, das flüssige Metall darin abzukühlen und zu verfestigen, um einen Gussblock zu formen. Form und Größe des Kristallisators beeinflussen direkt die Qualität und Maßgenauigkeit des Gussblocks.

Konstruktionsanforderungen für den Kristallisator

Um eine präzise Steuerung des Metallflusses zu erreichen, sollte die Konstruktion des Kristallisators folgende Anforderungen erfüllen:

(1) Gute Wärmeleitfähigkeit: Fähigkeit, die Wärme des geschmolzenen Metalls schnell abzuführen und so die Abkühlgeschwindigkeit des Gussblocks zu gewährleisten.

(2) Geeignete Konizität: Die Konizität des Kristallisators sollte auf der Grundlage der Schwindungseigenschaften des Gussteils ausgelegt sein, um einen guten Kontakt zwischen dem Gussteil und der Kristallisatorwand zu gewährleisten und Phänomene wie Ziehen und Leckagen zu verhindern.

(3) Stabile Flüssigkeitsstandregelung: Durch präzise Flüssigkeitsstanderfassungs- und -regelungseinrichtungen wird die Stabilität des Metallflüssigkeitsstands im Kristallisator aufrechterhalten und somit die Gleichmäßigkeit der Gussqualität sichergestellt.

(2)Stocksystem

Die Funktion des Steckers

Ein Stopfen ist ein wichtiges Bauteil zur Steuerung des Zuflusses und der Geschwindigkeit des flüssigen Metalls in den Kristallisator. Durch die Anpassung der Stopfenposition lassen sich Größe und Geschwindigkeit des Metallflusses präzise regeln.

Steuerungsprinzip des Kolbensystems

Das Stopfenstangensystem besteht üblicherweise aus einer Stopfenstange, einem Antriebsmechanismus und einem Steuerungssystem. Das Steuerungssystem passt die Position der Stopfenstange über den Antriebsmechanismus an die Prozessanforderungen und die Flüssigkeitsstanderkennungssignale an und ermöglicht so eine präzise Steuerung des Metallflusses.

(3)Elektromagnetisches Rühren

Das Prinzip der elektromagnetischen Rührung

Elektromagnetisches Rühren nutzt das Prinzip der elektromagnetischen Induktion, um in flüssigem Metall ein rotierendes Magnetfeld zu erzeugen und so eine Rührbewegung zu bewirken. Dadurch verbessert sich der Fließzustand der Metallschmelze, das Aufschwimmen von Einschlüssen und das Entweichen von Gasen werden gefördert, was die Gussqualität steigert.

Arten und Anwendungen der elektromagnetischen Rührtechnik

Die elektromagnetische Rührtechnik lässt sich in verschiedene Typen unterteilen, beispielsweise in die elektromagnetische Rührtechnik für Kristallisationsanlagen, die elektromagnetische Rührtechnik für Sekundärkühlzonen und die elektromagnetische Rührtechnik am Erstarrungsende. Je nach Prozess- und Gussqualitätsanforderungen kann der geeignete Typ der elektromagnetischen Rührtechnik für die jeweilige Anwendung ausgewählt werden.

(4)Flüssigkeitsstanderkennungs- und -regelungssystem

Verfahren zur Flüssigkeitsstanderkennung

Die Füllstandsmessung ist ein Schlüsselfaktor für die präzise Steuerung des Metallflusses. Gängige Messmethoden sind die radioaktive Isotopenmessung, die Ultraschallmessung und die Lasermessung. Diese Methoden zeichnen sich durch hohe Genauigkeit und schnelle Reaktionszeiten aus und ermöglichen die Echtzeitüberwachung von Füllstandsänderungen im Kristallisator.

Zusammensetzung und Funktionsprinzip des Flüssigkeitsstandregelungssystems

Das Flüssigkeitsstandregelungssystem besteht üblicherweise aus Flüssigkeitsstandsensoren, Reglern und Aktoren. Der Flüssigkeitsstandsensor übermittelt das erfasste Flüssigkeitsstandsignal an den Regler. Dieser passt die Position des Kolbens oder andere Regelparameter über den Aktor entsprechend den Prozessanforderungen und Sollwerten an und erreicht so eine stabile Regelung des Flüssigkeitsstands.

5、Prozessoptimierung der präzisen Steuerung des Metallflusses in einer Vakuumstranggießanlage

(1)Gießparameter optimieren

Gießtemperatur: Durch eine angemessene Kontrolle der Gießtemperatur lassen sich die Fließfähigkeit und das Füllvermögen der Metallschmelze gewährleisten, während gleichzeitig eine zu hohe Temperatur vermieden wird, die zu Oxidation und Ansaugung der Metallschmelze führen kann.

Gießgeschwindigkeit: Wählen Sie die geeignete Gießgeschwindigkeit entsprechend den Größen- und Qualitätsanforderungen des Gussblocks. Eine zu hohe Gießgeschwindigkeit kann zu instabilem Metallfluss und damit zu Turbulenzen und Spritzern führen; eine zu niedrige Gießgeschwindigkeit beeinträchtigt die Produktionseffizienz.

(2)Verbessern Sie das Kühlsystem des Kristallisators

Kontrolle des Kühlwasserdurchflusses und des Durchflusses: Basierend auf den Erstarrungseigenschaften und Qualitätsanforderungen des Gussblocks sollten der Kühlwasserdurchfluss und der Durchfluss des Kristallisators angemessen gesteuert werden, um die Kühlgeschwindigkeit und Gleichmäßigkeit des Gussblocks zu gewährleisten.

Auswahl der Kühlmethoden: Es können verschiedene Kühlmethoden wie Wasserkühlung und Aerosolkühlung eingesetzt werden, wobei die Auswahl und Optimierung auf spezifischen Gegebenheiten basieren kann.

(3)Gemeinsame Steuerung eines elektromagnetischen Rühr- und Kolbenstangensystems

Optimierung der Parameter des elektromagnetischen Rührens: Auf Basis der Qualitätsanforderungen und der Prozesscharakteristika des Gussrohlings werden Frequenz, Intensität und Rührmethode des elektromagnetischen Rührens optimiert, um dessen Funktion voll auszuschöpfen.

Gemeinsame Steuerung von Stopfensystem und elektromagnetischer Rührung: Durch eine angemessene Steuerungsstrategie kann die gemeinsame Arbeit von Stopfensystem und elektromagnetischer Rührung erreicht werden, um die Stabilität des Metallflusses und die Qualität der Gussteile zu verbessern.

6、Abschluss

Die präzise Steuerung des Metallflusses in einer Vakuumumgebung durch einVakuum-StranggießanlageDie präzise Steuerung des Metallflusses ist der Schlüssel zur Herstellung hochwertiger Knüppel. Durch den Einsatz von Schlüsselanlagen und technischen Mitteln wie Kristallisationsanlagen, Stopfensystemen, elektromagnetischen Rührwerken, Füllstandsmess- und -regelungssystemen sowie durch Prozessoptimierung lässt sich eine effektive und effektive Steuerung des Metallflusses erreichen. Mit der Entwicklung intelligenter Technologien und der Anwendung neuer Werkstoffe wird sich die Vakuumstranggießtechnologie zukünftig weiterentwickeln und verbessern und so eine zuverlässigere und effizientere technische Unterstützung für die Metallverarbeitung bieten. Gleichzeitig müssen wir Herausforderungen wie hohe technische Komplexität, hohe Kosten und Fachkräftemangel bewältigen und die Entwicklung und Anwendung der Vakuumstranggießtechnologie durch kontinuierliche Anstrengungen und Innovationen vorantreiben.